Insegnamento DECARBONIZZAZIONE E SISTEMI ENERGETICI SOSTENIBILI
| Nome del corso di laurea | Ingegneria dei materiali e dei processi sostenibili |
|---|---|
| Codice insegnamento | A005999 |
| Curriculum | Sustainable materials and processes |
| Docente responsabile | Beatrice Castellani |
| CFU | 15 |
| Regolamento | Coorte 2025 |
| Erogato | Erogato nel 2026/27 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 2 |
| Periodo | Primo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
ENVIRONMENTAL SUSTAINABILITY ASSESSMENT
| Codice | A006000 |
|---|---|
| CFU | 3 |
| Docente responsabile | Francesco Di Maria |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ICAR/03 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Principali aspetti della politica ambientale europea con particolare riferimento allo sviluppo sostenibile ed alla sostenibilità ambientale |
| Testi di riferimento | - Appunti e lucidi delle lezioni - La sostenibilità: fra scienza ed illusione. |
| Obiettivi formativi | Fornire alla studente le seguenti competenze e abilità: - una visione critica dei principi e delle finalità della politica ambientale europea. - gli elementi di base per la predisposizione di uno studio di sostenibilità ambientale; - gli elementi di base per poter valutare gli impatti ambientali derivanti da determinati progetti e/o impianti |
| Prerequisiti | Aver frequentato i corsi di fisica, di chimica, di matematica e di fisica tecnica |
| Metodi didattici | - lezioni telematiche - lezioni frontali -esercitazioni |
| Altre informazioni | nessuna |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | - sviluppo di un progetto - esame orale |
| Programma esteso | - Genesi della politica ambientale europea - Lo sviluppo sostenibile, analisi critica delle definizioni - Valutazione della sostenibilità il metodo Bellagio STAMP - Valutazione della sostenibilità ambientale: E.LCA e cenni alla teoria culturale - Valutazione dell'impatto ambientale: riferimenti normativi e principali studi correlati |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | N.6, 7, 9, 12, 13 |
RIDUZIONE E COMPENSAZIONE DELLE EMISSIONI DI ANIDRIDE CARBONICA
| Codice | A006001 |
|---|---|
| CFU | 3 |
| Docente responsabile | Beatrice Castellani |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/11 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano. Le slide a cura del docente sia in Italiano che in inglese. |
| Contenuti | Il corso affronta il tema della riduzione e compensazione delle emissioni di anidride carbonica nel contesto della transizione energetica e degli obiettivi di neutralità climatica. Partendo dall'analisi delle principali cause delle emissioni climalteranti e dei loro effetti sul sistema climatico, vengono introdotti i concetti di impatto ambientale, impronta carbonica e forzante radiativa. Successivamente sono presentate le principali strategie di mitigazione delle emissioni di CO2, con particolare riferimento agli interventi di efficientamento energetico, alla decarbonizzazione dei sistemi energetici e industriali e all'impiego di vettori energetici a basse emissioni di carbonio. Il corso approfondisce inoltre i principi e le tecnologie per la cattura, la valorizzazione e la compensazione della CO2, analizzandone il ruolo nel raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità ambientale. Infine, vengono discusse applicazioni e casi studio relativi alla riduzione delle emissioni nei principali settori energetici e industriali, evidenziando opportunità, criticità e prospettive future delle strategie di decarbonizzazione. |
| Testi di riferimento | Dispense a cura del docente. Articoli scientifici suggeriti dal docente. |
| Obiettivi formativi | L'insegnamento fornisce le conoscenze fondamentali relative alle principali strategie di mitigazione adottate per il raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione e neutralità climatica. Il corso introduce gli studenti ai concetti di cambiamento climatico, impatto ambientale e compensazione delle emissioni, fornendo gli strumenti necessari per comprendere il ruolo delle tecnologie e delle politiche di riduzione delle emissioni nei sistemi energetici e industriali. L'obiettivo principale dell'insegnamento è fornire le conoscenze teoriche e applicative necessarie per analizzare le diverse opzioni di riduzione delle emissioni di CO2, valutandone l'efficacia tecnica, ambientale ed energetica. Particolare attenzione è rivolta alle tecnologie di cattura e utilizzazione della CO2 e al loro contributo nei percorsi di decarbonizzazione. Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere i principi alla base delle strategie di mitigazione delle emissioni, analizzare criticamente le principali tecnologie disponibili e valutarne vantaggi, limiti e potenzialità nel contesto della transizione energetica. L'insegnamento contribuisce inoltre allo sviluppo della capacità di interpretare dati ambientali ed energetici, formulare valutazioni motivate sulla base di criteri tecnico-scientifici e comunicare efficacemente le proprie conclusioni. Lo studente acquisirà infine gli strumenti metodologici necessari per approfondire autonomamente le tematiche legate alla decarbonizzazione e alla sostenibilità dei sistemi energetici e industriali. |
| Prerequisiti | Non richiesti |
| Metodi didattici | L'insegnamento è erogato in modalità blended secondo il modello Edunext. Le attività formative prevedono la fruizione di contenuti didattici online in modalità asincrona e incontri in presenza dedicati all'approfondimento, alla discussione e all'applicazione dei concetti trattati nel corso. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Prova orale sugli argomenti trattati nel corso. |
| Programma esteso | 1. Cambiamento climatico e decarbonizzazione Cambiamento climatico, effetto serra e forzante radiativa. Impatto ambientale dei sistemi energetici e industriali. Strategie di mitigazione delle emissioni e obiettivi di neutralità climatica. 2. Compensazione delle emissioni di CO2 Strategie per la compensazione delle emissioni di CO2. Albedo come strumento di compensazione. 3. Riduzione delle emissioni nei sistemi energetici Decarbonizzazione dei sistemi energetici e industriali. Idrogeno e vettori energetici a basse emissioni di carbonio. Ruolo dell'idrogeno nei percorsi di transizione energetica. 4. Tecnologie di cattura della CO2 Principi e tecnologie per la cattura della CO2. Valutazione delle prestazioni e dei principali ambiti applicativi. 5. Utilizzazione della CO2 e combustibili sintetici Tecnologie per la valorizzazione della CO2. Produzione e utilizzo di combustibili sintetici ed e-fuels nel contesto della transizione energetica. 6. Applicazioni e casi studio Analisi di casi applicativi relativi alla riduzione e compensazione delle emissioni di CO2 nei principali settori energetici e industriali. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7, 13 |
STOCCAGGIO PERMANENTE DI ANIDRIDE CARBONICA
| Codice | A006002 |
|---|---|
| CFU | 3 |
| Docente responsabile | Beatrice Castellani |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | ING-IND/11 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano. Le slide a cura del docente sia in Italiano che in inglese. |
| Contenuti | Il corso affronta il tema dello stoccaggio permanente dell'anidride carbonica nell'ambito delle strategie Carbon Capture and Storage (CCS) finalizzate alla mitigazione del cambiamento climatico. Vengono analizzati i principi del confinamento geologico della CO2, le modalità di trasporto e le principali opzioni di stoccaggio permanente, evidenziandone potenzialità, limiti e aspetti di sicurezza. Particolare attenzione è dedicata ai meccanismi fisici e chimici che governano il confinamento della CO2 nel sottosuolo e negli ambienti marini, nonché alle metodologie di monitoraggio e valutazione delle prestazioni dei siti di stoccaggio. Il corso approfondisce inoltre le tecnologie innovative basate sui clatrati idrati e il loro potenziale per lo stoccaggio permanente della CO2. Infine, vengono discussi casi studio e applicazioni delle tecnologie di stoccaggio della CO2 nel contesto delle strategie di decarbonizzazione dei sistemi energetici e industriali. |
| Testi di riferimento | Dispense a cura del docente. Articoli scientifici suggeriti dal docente. |
| Obiettivi formativi | L'insegnamento fornisce le conoscenze fondamentali relative alle principali tecnologie di stoccaggio permanente dell'anidride carbonica adottate nell'ambito delle strategie di Carbon Capture and Storage (CCS). Il corso introduce gli studenti ai principi del confinamento della CO2 nel sottosuolo e negli ambienti marini, fornendo gli strumenti necessari per comprendere il ruolo dello stoccaggio geologico nel raggiungimento degli obiettivi di decarbonizzazione e neutralità climatica. L'obiettivo principale dell'insegnamento è fornire le conoscenze teoriche e applicative necessarie per analizzare le diverse opzioni di trasporto e stoccaggio permanente della CO2, valutandone l'efficacia tecnica, ambientale ed energetica. Al termine del corso lo studente sarà in grado di comprendere i principi alla base dello stoccaggio permanente della CO2, analizzare criticamente le principali tecnologie disponibili e valutarne vantaggi, limiti e potenzialità nel contesto della transizione energetica. L'insegnamento contribuisce inoltre allo sviluppo della capacità di interpretare dati sperimentali e ambientali, formulare valutazioni motivate sulla base di criteri tecnico-scientifici e comunicare efficacemente le proprie conclusioni. Lo studente acquisirà infine gli strumenti metodologici necessari per approfondire autonomamente le tematiche legate allo stoccaggio permanente della CO2 e alla sostenibilità dei sistemi energetici e industriali. |
| Prerequisiti | Non richiesti |
| Metodi didattici | L'insegnamento è erogato in modalità blended secondo il modello Edunext. Le attività formative prevedono la fruizione di contenuti didattici online in modalità asincrona e incontri in presenza dedicati all'approfondimento, alla discussione e all'applicazione dei concetti trattati nel corso. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Prova orale sugli argomenti trattati nel corso. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | Carbon Capture and Storage (CCS) Ruolo dello stoccaggio permanente della CO2 nelle strategie di decarbonizzazione. Principi del Carbon Capture and Storage e contributo agli obiettivi di neutralità climatica. Trasporto della CO2 Caratteristiche fisiche della CO2 e principali modalità di trasporto. Aspetti tecnici ed energetici. Stoccaggio geologico della CO2 Principi di confinamento della CO2 nel sottosuolo. Acquiferi salini profondi, giacimenti di idrocarburi esauriti e altre formazioni geologiche idonee allo stoccaggio permanente. Stoccaggio marino della CO2 Principi e tecnologie per il confinamento della CO2 negli ambienti marini. Potenzialità e criticità delle soluzioni offshore. Clatrati idrati e tecnologie innovative Clatrati idrati: principi di formazione e stabilità. Applicazioni per il trasporto e lo stoccaggio permanente della CO2. Prospettive future delle tecnologie innovative di confinamento della CO2. Monitoraggio dei siti di stoccaggio Meccanismi di intrappolamento della CO2. Tecniche di valutazione delle prestazioni dei siti di stoccaggio. |
SUSTAINABLE ENERGY SYSTEMS: ASSESMENT
| Codice | A006004 |
|---|---|
| CFU | 3 |
| Docente responsabile | Giovanni Cinti |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | IIND-06/B |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
SUSTAINABLE ENERGY SYSTEMS: DESIGN
| Codice | A006003 |
|---|---|
| CFU | 3 |
| Docente responsabile | Giovanni Cinti |
| Docenti |
|
| Ore |
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| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | IIND-06/B |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Risorse e tecnologie per la transizione energetica, l'economia circolare applicata ai sistemi energetici |
| Testi di riferimento | Slides |
| Obiettivi formativi | Caratterizzazoine e quantificazione di risorse. Schemi e prestazioni di impianti e componenti. Bilanci di massa ed energia. |
| Prerequisiti | Conoscenze di base dei sistemi energetici e della termodinamica (energia, lavoro, calore, cicli) Familiarità con i fondamenti di chimica e fisica Comprensione generale dei principi di sostenibilità |
| Metodi didattici | Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche |
| Altre informazioni | ND |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | Tesina pratica su attività di laboratorio o argomenti del corso. Verifica orale n. 2 quesiti aperti su impianti e/o componenti. |
| Programma esteso | UNITÀ 1 – Transizione energetica e principi dell’economia circolare Obiettivi e sfide della transizione energetica Quadro internazionale (EU Green Deal, SDGs, strategie nazionali) Introduzione alla sostenibilità nei sistemi energetici UNITÀ 2 – Fonti energetiche rinnovabili e materiali critici Risorse energetiche rinnovabili: caratteristiche e disponibilità Materie prime critiche nella transizione (metalli, acqua, terre rare) Strategie di recupero e riutilizzo in ottica circolare Indicatori ambientali di sostenibilità UNITÀ 3 – Tecnologie dell’idrogeno e loro sostenibilità Produzione (elettrolisi, reforming low-carbon, tecnologie avanzate) Stoccaggio e trasporto: opzioni e limiti ambientali Celle a combustibile: tipi, funzionamento, riciclabilità Analisi dei potenziali benefici e impatti ambientali dell’idrogeno UNITÀ 4 – Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) Fondamenti di LCA (Life Cycle Assessment), LCC (Life Cycle Costing), S-LCA (Social LCA) Strumenti software per l’analisi (SimaPro, OpenLCA, ecc.) Applicazioni pratiche a tecnologie a idrogeno e accumulo Esercitazioni guidate con dati reali/semi-reali Interpretazione dei risultati per decisioni strategiche UNITÀ 5 – Economia circolare applicata all’idrogeno Design for circularity: progettazione di sistemi energetici recuperabili Strategie per il fine vita di componenti (es. membrane, stack, serbatoi) Business model circolari per filiere dell’idrogeno Casi studio su modelli di economia circolare applicati a impianti a idrogeno UNITÀ 6 – Integrazione nei sistemi energetici e simulazione dei benefici ambientali (4 ore) Ruolo dell’idrogeno in microgrid e smart grid Simulazioni dell’impatto ambientale di scenari “low carbon” Ottimizzazione tecnico-ambientale del mix energetico Indicatori integrati (emissioni, energia, water footprint, ecc.) UNITÀ 7 – Politiche, normative e scenari futuri (3 ore) Normative e standard per la sostenibilità (ISO 14040, 14044, 14067) Quadro di riferimento tecnico-economico (TEA + LCSA) Trend e roadmap internazionali su idrogeno e economia circolare Discussione aperta su barriere e opportunità sistemiche |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile | 7-11-13 |